(57)【要約】【課題】トルクの検出精度に優れたトルク検出装置及びパワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】入力軸から出力軸へ伝達されるトルクを検出するトルク検出装置であって、入力軸及び出力軸の回転方向に弾性変形可能である板バネと、当該板バネを介して入力軸と出力軸とを連結する連結部と、連結部によって連結された状態で回転する入力軸及び出力軸の回転量の差を検出する検出部とを備える。【選択図】図１
2013117443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸から出力軸へ伝達されるトルクを検出するトルク検出装置であって、
前記入力軸及び前記出力軸の回転方向に弾性変形可能である板バネと、
前記板バネを介して前記入力軸と前記出力軸とを連結する連結部と、
前記連結部によって連結された状態で回転する前記入力軸及び前記出力軸の回転量の差を検出する検出部と
を備えるトルク検出装置。
【請求項２】
前記板バネは、前記入力軸及び前記出力軸に固定されている
請求項１に記載のトルク検出装置。
【請求項３】
前記入力軸に回転力が与えられている状態において、前記板バネは、前記回転方向に圧縮応力が付加される第一弾性部と、前記回転方向に引っ張り応力が付加される第二弾性部とを同時に有する
請求項１又は請求項２に記載のトルク検出装置。
【請求項４】
前記第一弾性部及び前記第二弾性部は、前記回転方向に交互に並んで配置されている
請求項３に記載のトルク検出装置。
【請求項５】
一の前記第一弾性部と一の前記第二弾性部とが、一部材で形成されている
請求項３又は請求項４に記載のトルク検出装置。
【請求項６】
前記板バネは、一部材で形成されている
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項７】
前記板バネは、弾性変形された状態で設けられている
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項８】
前記連結部は、前記板バネの前記軸線方向への移動を規制する規制部を有する
請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項９】
前記連結部は、
前記入力軸に設けられた第一鍔部と、
前記出力軸に設けられ、前記第一鍔部に対して前記軸線方向に対向する第二鍔部と、
前記第一鍔部に設けられ、前記第二鍔部側に突出した第一突出部と、
前記第二鍔部のうち前記第一突出部とは前記回転方向にずれた位置に設けられ、前記第一鍔部側に突出した第二突出部と
を有し、
前記板バネは、前記第一突出部と前記第二突出部とを連結するように設けられている
請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１０】
前記第一突出部及び前記第二突出部は、それぞれ複数設けられており、前記回転方向に交互に配置されている
請求項９に記載のトルク検出装置。
【請求項１１】
前記第一突出部は前記回転方向に等ピッチで設けられ、
前記第二突出部は前記回転方向に等ピッチで設けられている
請求項１０に記載のトルク検出装置。
【請求項１２】
前記板バネは、前記第一突出部に連結される連結部分と、前記第二突出部に連結される連結部分との間の部分が、前記入力軸及び前記出力軸の中心軸側に折り曲げられている
請求項９から請求項１１のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１３】
前記板バネは、前記軸線方向において前記第一鍔部と前記第二鍔部とで挟持されている
請求項９から請求項１２のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１４】
前記連結部は、前記入力軸から前記出力軸へ伝達されるトルクを制限するトルクリミッタを有する
請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１５】
前記入力軸及び前記出力軸のうち少なくとも一方は、中空状に形成されている
請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１６】
前記連結部は、前記入力軸と前記出力軸とを嵌合させる嵌合部を有する
請求項１から請求項１５のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１７】
前記嵌合部は、前記入力軸と前記出力軸との間に配置された潤滑剤を有する
請求項１６に記載のトルク検出装置。
【請求項１８】
前記連結部は、前記板バネを前記入力軸及び前記出力軸のうち少なくとも一方に固定する固定部を有する
請求項１から請求項１７のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１９】
前記検出部による検出結果を用いて処理を行う制御部を備える
請求項１から請求項１８のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項２０】
前記制御部は、前記検出結果を較正する較正部を有する
請求項１９に記載のトルク検出装置。
【請求項２１】
請求項１から２０のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置を備える
パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク検出装置及びパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などのパワーステアリング装置には、操作者がハンドルを回転させたときのトルクを検出するためのトルク検出装置が設けられている。このようなトルク検出装置としては、例えばトーションバースプリングと呼ばれる円柱状部材にトルクを作用させ、当該トルクによって回転方向にねじれたトーションバースプリングのねじれ量をトルクセンサによって検出する構成が知られている。
【０００３】
このようなトーションバースプリングを使用した場合、回転方向のねじり量が、トーションバースプリング部の直径の４乗に逆比例する事から、高感度や高精度を求めようとする場合、軸の長さを長くするか、直径を細くする必要があった。このため、トーションバースプリングを製作するには、軸径加工に高い加工精度が要求され、生産性が悪くなるという問題があった。
【０００４】
これに対して、トーションバースプリングを用いないトルク検出装置の構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１によれば、入力軸及び出力軸の半径方向にコイルばねを配置し、入力軸にトルクを作用させたときにコイルばねに作用する弾性力を検出することで、トルクを検出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−５２５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、コイルばねを用いたトルク検出装置では、コイルばねに対して入力軸の軸線方向の力が作用する場合があり、この場合にもコイルばねに対して弾性力が作用することになるため、検出値に誤差が含まれてしまう可能性がある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明は、トルクの検出精度に優れたトルク検出装置及びパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様に従えば、入力軸から出力軸へ伝達されるトルクを検出するトルク検出装置であって、入力軸及び出力軸の回転方向に弾性変形可能である板バネと、当該板バネを介して入力軸と出力軸とを連結する連結部と、連結部によって連結された状態で回転する入力軸及び出力軸の回転量の差を検出する検出部とを備えるトルク検出装置が提供される。
【０００９】
本発明の第二の態様に従えば、本発明の第一の態様に従うトルク検出装置を備えるパワーステアリング装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様によれば、トルクの検出精度に優れたトルク検出装置及びパワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るトルク検出装置の構成を示す模式図。
【図２】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の構成を示す図。
【図４】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の構成を示す図。
【図５】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の構成を示す図。
【図６】本実施形態に係るトルク検出装置の検出部の構成を示す図。
【図７】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【図８】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【図９】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【図１０】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【図１１】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【図１２】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【図１３】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【図１４】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【図１５】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【図１６】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【図１７】本実施形態に係るトルク検出装置の他の態様を示す図。
【図１８】本実施形態に係るパワーステアリング装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。  
図１は、本実施形態に係るトルク検出装置の構成を示す図である。  
図１に示すように、トルク検出装置１００は、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２へ伝達されるトルクを検出する装置である。
【００１３】
入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２は、例えば円柱状又は円筒状に形成されており、円周方向に回転可能に設けられている。回転軸が一致するように配置されている。以下、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転軸の軸線方向をＺ方向とする。これに伴い、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２へ向けた方向を＋Ｚ方向とし、出力軸Ｓ２から入力軸Ｓ１へ向けた方向を−Ｚ方向とする。また、Ｚ軸周りの方向をθＺ方向とし、＋Ｚ方向に見たときにＺ軸を中心として時計回りの方向を＋θＺ方向、反時計回りの方向を−θＺ方向とする。
【００１４】
トルク検出装置１００は、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを連結する連結部１０と、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転量の差を検出する検出部２０と、トルク検出装置１００の各部を統括的に制御する制御部ＣＯＮＴとを備えている。連結部１０には、板バネ３０が設けられている。連結部１０は、板バネ３０を介して入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを連結している。
【００１５】
図２は、連結部１０の構成を示す分解斜視図である。図３は、図２において入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とが板バネ３０を介して連結された状態を示す図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。図５は、図４におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す図である。
【００１６】
これらの図に示すように、連結部１０は、入力軸Ｓ１に設けられた第一鍔部１１と、出力軸Ｓ２に設けられ第一鍔部１１に対してＺ方向に対向する第二鍔部１２とを有している。連結部１０は、入力軸Ｓ１に回転力が入力された場合に入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２へトルクが伝達されるように入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを接続する。
【００１７】
第一鍔部１１は、円板状に形成されており、入力軸Ｓ１と一体的に回転するように設けられている。第一鍔部１１は、中心が入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転中心軸の軸線上に配置されるように形成されている。
【００１８】
第一鍔部１１のうち第二鍔部１２に対向する対向面１１ａには、第一突出部１３と、凸部１４とが設けられている。第一突出部１３は、第一鍔部１１の中心を取り囲むように複数設けられている。複数の第一突出部１３は、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転方向（θＺ方向）に等ピッチで配置されている。本実施形態では、３つの第一突出部１３が設けられており、当該３つの第一突出部１３がθＺ方向に１２０°ずつずれた位置に配置されている。
【００１９】
各第一突出部１３は、２本の柱状部１３ａと、当該２本の柱状部１３ａを接続する接続部１３ｂとを有している。２本の柱状部１３ａは、θＺ方向に所定の距離を空けて配置されている。各柱状部１３ａの根元側（−Ｚ側）の端部には、板バネ３０の一部を受けるバネ受部１３ｃが形成されている。また、各柱状部１３ａの先端側（＋Ｚ側）の端部は、例えばテーパー部１８を有している。
【００２０】
第二鍔部１２は、円板状に形成されており、出力軸Ｓ２と一体的に回転するように設けられている。第二鍔部１２は、中心が入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転中心軸の軸線上に配置されるように形成されている。
【００２１】
第二鍔部１２のうち第一鍔部１１に対向する対向面１２ａには、第二突出部１５と、凹部１６とが設けられている。第二突出部１５は、第二鍔部１２の中心を取り囲むように複数設けられている。複数の第二突出部１５は、θＺ方向に等ピッチで配置されている。本実施形態では、３つの第二突出部１５が設けられており、当該３つの第二突出部１５がθＺ方向に１２０°ずつずれた位置に配置されている。
【００２２】
各第二突出部１５は、２本の柱状部１５ａと、当該２本の柱状部１５ａを接続する接続部１５ｂとを有している。２本の柱状部１５ａは、θＺ方向に所定の距離を空けて配置されている。各柱状部１５ａの根元側（＋Ｚ側）の端部には、板バネ３０の一部を受けるバネ受部１５ｃが形成されている。また、各柱状部１５ａの先端側（−Ｚ側）の端部は、例えばテーパー部１９を有している。
【００２３】
また、第一鍔部１１に設けられた凸部１４は、出力軸Ｓ２の−Ｚ側端部に設けられた凹部１６に挿入される。このように、凸部１４と凹部１６とで嵌合部を構成している。凸部１４が凹部１６に挿入された状態において、当該凸部１４及び凹部１６は、出力軸Ｓ２との間に数ミクロン程度の隙間を維持するように嵌合される。凸部１４と凹部１６との間には、例えば油やグリスなどが配置されている。
【００２４】
このように、入力軸Ｓ１の＋Ｚ側端部と出力軸Ｓ２の−Ｚ側端部とがいわゆる滑り軸受の構成によって連結されているため、当該入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との間の摩擦が低減される。なお、ここでいう回転とは、いわゆる多回転ではなく、例えば機械角度で３度程度の微小角度の回転方向へのずれ（回動）を想定している。このため、すべり軸受けのような軸受け構造であっても、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との間の摩擦が十分に低減されるようになっている。
【００２５】
また、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とが連結された状態において、第一突出部１３と第二突出部１５とは、θＺ方向に交互に配置される。このとき、入力軸Ｓ１に回転力が与えられていなければ、第二突出部１５は、隣接する第一突出部１３との間でθＺ方向に６０°ずれた位置に配置される。また、第一突出部１３の各柱状部１３ａ及び第二突出部１５の各柱状部１５ａは、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とが連結された状態において、θＺ方向に等ピッチに配置されるように予め位置が設定されている。
【００２６】
板バネ３０は、連結部１０のうちＺ方向において第一鍔部１１と第二鍔部１２との間に設けられている。板バネ３０は、複数の板バネ部材３１を有している。これらの板バネ部材３１は、金属などの弾性変形可能な材料を用いて帯状に形成されており、第一突出部１３と第二突出部１５との間に介挿され、当該第一突出部１３と第二突出部１５とを連結する。
【００２７】
板バネ部材３１は、隣接する柱状部１３ａと柱状部１５ａとの間に配置されている。板バネ部材３１は、柱状部１３ａに連結される第一連結部３１ａと、柱状部１５ａに連結される第二連結部３１ｂと、当該第一連結部３１ａ及び第二連結部３１ｂを接続する屈曲部３１ｃとを有している。
【００２８】
第一連結部３１ａ及び第二連結部３１ｂは、それぞれ柱状部１３ａ及び柱状部１５ａの外周の形状に対応した形状に形成されている。例えば、第一連結部３１ａ及び第二連結部３１ｂは、それぞれ柱状部１３ａ及び柱状部１５ａの外周面の形状に沿って円環状に湾曲されている。
【００２９】
湾曲された第一連結部３１ａ及び第二連結部３１ｂの内径は、柱状部１３ａ及び柱状部１５ａの外径にそれぞれ一致するように形成されている。このため、第一連結部３１ａ及び第二連結部３１ｂと柱状部１３ａ及び１２ａとの間を密着させることができるので、それぞれの間が固定されることになる。
【００３０】
また、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２が連結された状態において、第一連結部３１ａの＋Ｚ側端部は柱状部１３ａに設けられたバネ受部１３ｃに当接されると共に、第二連結部３１ｂの−Ｚ側端部は柱状部１５ａに設けられたバネ受部１５ｃに当接される。このため、板バネ部材３１は、バネ受部１３ｃ及びバネ受部１５ｃによってＺ方向に挟持された状態になるため、Ｚ方向への移動が規制される。
【００３１】
屈曲部３１ｃは、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の中心軸側へ向けて折り曲げられている。屈曲部３１ｃが折り曲げられていることにより、第一連結部３１ａ及び第二連結部３１ｂのそれぞれに対してθＺ方向の弾性力が作用する。
【００３２】
例えば、柱状部１３ａと柱状部１５ａとの間がθＺ方向に近づくと、板バネ部材３１は屈曲部３１ｃが閉じる方向に変形する。このため、弾性力は屈曲部３１ｃが開く方向に作用する（圧縮応力）。また、柱状部１３ａと柱状部１５ａとがθＺ方向に遠ざかると、板バネ部材３１は屈曲部３１ｃが開く方向に変形する。このため、弾性力は屈曲部３１ｃが閉じる方向に作用する（引っ張り応力）。
【００３３】
一方、例えば入力軸Ｓ１が＋θＺ方向に回転され、当該入力軸Ｓ１に＋θＺ方向の回転力が与えられている場合、第一突出部１３（柱状部１３ａ）は＋θＺ方向に移動する。この柱状部１３ａの移動に伴い、６つの板バネ部材３１のうち、柱状部１３ａと柱状部１５ａとの間が近づく部分に設けられた３つの板バネ部材（第一弾性部）３１は屈曲部３１ｃが閉じる方向に変形するため圧縮応力が生じ、柱状部１３ａと柱状部１５ａとの間が遠ざかる部分に設けられた残り３つの板バネ部材（第二弾性部）３１は屈曲部３１ｃが開く方向に変形するため引っ張り応力が生じる。なお、この場合には、第一弾性部となった板バネ部材３１と、第二弾性部となった板バネ部材３１とは、θＺ方向に交互に並んで配置される。
【００３４】
ここで、第一連結部３１ａと第二連結部３１ｂとを所定距離だけ近づける場合の板バネ部材３１の圧縮応力の値と、当該所定距離に等しい距離だけ離す場合の板バネ部材３１の引っ張り応力の値とは、厳密には同一ではない。このため、個々の板バネ部材３１については、変形方向に応じて弾性特性が異なる。
【００３５】
これに対して、本実施形態の板バネ３０は、柱状部１３ａの移動により圧縮応力が加わる板バネ部材３１と、当該移動により引っ張り応力が加わる板バネ部材３１とがそれぞれ等しい数だけ設けられている。このため、柱状部１３ａが＋θＺ方向及び−θＺ方向のどちらの方向に移動する場合であっても、３つの板バネ部材３１の圧縮応力の総和と、３つの板バネ部材３１の引っ張り応力の総和とが板バネ３０全体としての弾性力となる。
【００３６】
このように、柱状部１３ａの移動により圧縮応力が加わる板バネ部材３１と、当該移動により引っ張り応力が加わる板バネ部材３１とを一対として組み合わせることで、個々の板バネ部材３１の弾性特性の違いが相殺される。このため、入力軸Ｓ１が＋θＺ方向及び−θＺ方向のどちらに回転しても、板バネ３０全体としては、同一の弾性特性が得られるようになっている。
【００３７】
図６は、検出部２０の構成を示す図である。  
図６に示すように、検出部２０は、入力軸Ｓ１の回転量を検出する磁気エンコーダ２１と、出力軸Ｓ２の回転量を検出する磁気エンコーダ２２とを有している。
【００３８】
磁気エンコーダ２１は、円筒状に形成され入力軸Ｓ１に一体的に回転可能に取り付けられた回転部２３を有している。回転部２３の円筒面には、磁気パターン２３ａが形成されている。磁気パターン２３ａは、回転部２３の円周方向に等間隔に並べられた複数の磁石を有している。複数の磁石は、Ｎ極とＳ極とが円周方向に交互に変化するように配置されている。
【００３９】
当該磁気エンコーダ２１は、磁気抵抗素子を用いて上記磁気パターン２３ａによる磁場を検出する磁気検出部２５を有している。磁気検出部２５では、入力軸Ｓ１の回転角度（磁気パターン２３ａの移動量）に応じて磁気抵抗素子から発生する正弦波信号を検出信号として制御部ＣＯＮＴに送信する。
【００４０】
また、磁気エンコーダ２２は、出力軸Ｓ２に一体的に回転可能に取り付けられた回転部２４と、磁気検出部２６とを有している。回転部２４及び磁気検出部２６の構成は、それぞれ上記磁気エンコーダ２１の回転部２３及び磁気検出部２５と同一である。したがって、磁気検出部２６では、出力軸Ｓ２の回転角度（磁気パターン２４ａの移動量）に応じて磁気抵抗素子から発生する正弦波信号を検出信号として制御部ＣＯＮＴに送信する。
【００４１】
制御部ＣＯＮＴでは、磁気エンコーダ２１及び磁気エンコーダ２２から送信された２つの正弦波信号の位相の変化を検出することで、当該位相の変化量をトルクとして検出する。
【００４２】
次に、上記のように構成されたトルク検出装置１００の動作を説明する。  
まず、外部から入力軸Ｓ１に対してθＺ方向の回転力を与えることで、入力軸Ｓ１にトルクが加えられる。このトルクにより、連結部１０に設けられた板バネ３０がトルクに応じた変形量だけ弾性変形する。したがって、トルクの大きさに応じた回転量だけ、入力軸Ｓ１がθＺ方向に回転する。この回転により、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との間が、トルクの大きさに応じた量だけ捩れることになる。
【００４３】
検出部２０は、この捩れを磁気エンコーダ２１及び磁気エンコーダ２２の正弦波信号として検出し、制御部ＣＯＮＴに送信する。制御部ＣＯＮＴは、送信された正弦波信号を基にして、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との間の位相の変化量を算出する。更に制御部ＣＯＮＴは、当該位相の変化量を基にしてトルクを算出し、算出結果を外部に送信する。
【００４４】
この動作において、入力軸Ｓ１に対して回転力を与える場合、入力軸Ｓ１の軸線方向にも力が加えられる場合がある。この場合、連結部１０に設けられる弾性体が例えばコイルばねであると、当該軸線方向の力に応じた量だけ弾性体が変形し、捩れの検出値に誤差が含まれてしまう可能性がある。
【００４５】
これに対して、本実施形態に係るトルク検出装置１００は、弾性体として入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転方向に弾性変形可能である板バネ３０が設けられている。板バネ３０は、板バネの特性上、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の軸線方向に剛性を有しており、板バネ３０が軸線方向に弾性変形するのを規制することができるため、検出部２０において捩れの検出値に誤差が含まれるのを防ぐことができる。これにより、トルクの検出精度に優れたトルク検出装置１００を提供することができる。
【００４６】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、上記実施形態において、隣接する柱状部１３ａ及び柱状部１５ａの間に、予め弾性変形された状態の板バネ部材３１が挿入された構成であっても構わない。この構成では、柱状部１３ａ及び柱状部１５ａは、板バネ部材３１によって外側に弾性力が作用された状態となる。この場合、複数の板バネ部材３１による弾性力がつりあうことになるため、柱状部１３ａ及び柱状部１５ａがθＺ方向に等ピッチで配置された状態で保持される。
【００４７】
また、例えば、上記実施形態においては、第一弾性部となる板バネ部材３１と、第二弾性部となる板バネ部材３１とが独立した部材として形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、第一弾性部と第二弾性部とが一部材で形成された構成であっても構わない。
【００４８】
例えば、図７に示す構成においては、上記実施形態において隣接する２つの板バネ部材を接続させて１部材とした板バネ部材１３１が用いられている。当該板バネ部材１３１は、隣接する２つの第一連結部３１ａ同士を接続する接続部１３２を有している。このように、接続部１３２によって一の第一弾性部と一の第二弾性部とを接続し、一部材とする構成であっても良い。これにより、板バネ部材自体の寸法のわずかなバラツキによる弾性特性を均一化することができ、板バネ部材の製造コストを抑えることができる。なお、図７では第一連結部３１ａ同士が接続された例を示したが、第二連結部３１ｂ同士が接続される構成にしても良く、この場合も図７の構成と同様の効果が得られる。
【００４９】
また、例えば図８に示す構成においては、上記実施形態における全ての板バネ部材を接続させて一部材とした板バネ部材２３１が用いられている。当該板バネ部材２３１は、隣接する２つの第一連結部３１ａ同士を接続する第一接続部２３２と、隣接する２つの第二連結部３１ｂ同士を接続する第二接続部２３３とを有している。このように、板バネ３０全体が一部材で形成された構成であっても良い。これにより、部品個数の低減による品質の向上や信頼性の向上を図ることができる。
【００５０】
また、板バネ３０全体が一部材で形成された構成としては、例えば図９に示す構成であっても構わない。図９に示す板バネ部材３３１は、屈曲部３１ｃ同士の間に、２本の柱状部１３ａに掛けられた状態で第一突出部１３に連結された第一連結部３３１ａと、２本の柱状部１５ａに掛けられた状態で第一突出部１５に連結された第二連結部３３１ｂと、が設けられている。これにより、構成の簡素化による品質の向上や、信頼性の向上を図ることができる。
【００５１】
また、板バネ３０全体が一部材で形成された構成としては、例えば図１０に示す構成であっても構わない。図１０では、図９に示す板バネ部材３３１が用いられているが、第一突出部１３及び第二突出部１５の形状が異なっている。この場合、第一突出部１３は、板バネ部材３３１の第一連結部３３１ａに沿った形状の柱状部１３ａを有している。また、第二突出部１５は、板バネ部材３３１の第二連結部３３１ｂに沿った形状の柱状部１５ａを有している。これにより、柱状部１３ａ及び柱状部１５ａの簡素化による品質の向上や、信頼性の向上を図ることができる。
【００５２】
更に、図１１に示すように、第一突出部１３の柱状部１３ａ及び第二突出部１５の柱状部１５ａの構成を平面視で円形に形成する構成であっても構わない。この場合、図１２に示すように、弾性材料を用いて形成された環状部材３３５を第一突出部１３及び第二突出部１５の周囲に配置させ、当該環状部材３３５のうち隣接する第一突出部１３及び第二突出部１５同士の間の部分を変形手段３４０によって中心へ向けて移動させ、環状部材３３５を変形させることで、板バネ部材３３１を形成しつつ、装着させることができる。
【００５３】
また、連結部１０に過大なトルクが加わると、板バネ部材３１の弾性特性に影響を及ぼす可能性がある。このため、上記実施形態の構成に加えて、例えば図１３に示すように、連結部１０が、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２へ伝達されるトルクを制限するトルクリミッタ３５０を有する構成であっても構わない。
【００５４】
トルクリミッタ３５０は、第一鍔部１１に設けられる円環状の壁部１１ｃと、当該壁部１１ｃの一部に設けられた開口部１１ｄと、第二突出部１５の一部から開口部１１ｄに挿入された挿入部１５ｄとを有している。この場合、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との相対角度が一定の角度以上になると、挿入部１５ｄが壁部１１ｃに引っ掛かるように開口部１１ｄの寸法が設定されている。このようなトルクリミッタ３５０が設けられているため、定格以上のトルクが加わってもトルク検出装置１００を保護することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、凸部１４と凹部１６との間には例えば油やグリスなどが配置され、いわゆる滑り軸受の構成によって入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とが連結された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば図１４に示すように、凸部１４と凹部１６との間に焼結金属などの材料層１７１を配置した構成であっても構わない。このような、いわゆる含油軸受けを用いる場合であっても、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との間の摩擦を十分に低減することができる。なお、材料層１７１としては、焼結金属には限られず、例えば摩擦抵抗の小さい樹脂などを用いても良い。
【００５６】
また、上記実施形態では、入力軸Ｓ１が中実である構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば図１５に示すように、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２がそれぞれ円筒状に形成され、中空部４０１及び中空部４０２を有する構成であっても構わない。この場合、中空部４０１と中空部４０２との間にケーブルなどの配線を配置させることができ、装置構成を簡略化することができる。
【００５７】
また、上記実施形態では、第一鍔部１１と第二鍔部１２との間に板バネ部材３１が挟まれて保持される構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば図１６に示すように、ネジ４０３とワッシャ４０４とを用いて板バネ部材３１をバネ受部１５ｃに固定させる構成であっても構わない。
【００５８】
また、例えば上記実施形態に係るトルク検出装置１００の検出結果を較正するようにしても構わない。この場合、図１７に示すように、トルク検出装置１００の出力軸Ｓ２を外部トルク負荷装置３００に接続すると共に、当該外部トルク負荷装置３００に基準トルク検出装置２００の第一軸Ｓ３を接続する。このように、トルク検出装置１００と、外部トルク負荷装置３００と、基準トルク検出装置２００とを同一軸状に接続する。また、トルク検出装置１００の入力軸Ｓ１及び基準トルク検出装置２００の第二軸Ｓ４は、外部に固定しておく。
【００５９】
この状態で、外部トルク負荷装置３００を作動させ、トルク検出装置１００の出力軸Ｓ２と基準トルク検出装置２００の第一軸Ｓ３とに同一の所定トルク（Ｔ）を加える。その後、トルク検出装置１００のトルク値と、基準トルク検出装置２００のトルク値とを制御部ＣＯＮＴに記憶させると共に、制御部ＣＯＮＴにおいて誤差データを生成する。
【００６０】
上記の動作の後、トルク検出装置１００単体で動作する場合は、トルク検出装置１００の検出結果と、上記の誤差データとを基にして検出結果を補正し、補正された検出結果を出力する。この場合、連結部１０の板バネ部材３１の弾性特性のバラツキも補正できるため、高精度のトルク検出装置１００を低コストで実現できる。
【００６１】
上記において説明したトルク検出装置１００は、例えば、図１８に示すように、自動車５００のパワーステアリング装置５０１に適用することができる。  
図１８に示すように、パワーステアリング装置５０１は、ステアリングホイール５０２と、当該ステアリングホイール５０２に入力された入力軸５０３と、入力軸５０３に連結された出力軸５０４と、入力軸５０３から出力軸５０４へ伝達されるトルクを検出するトルク検出装置５０５と、パワーステアリング装置５０１の各部を制御するコントロールユニット５０６とを有している。
【００６２】
このようなパワーステアリング装置５０１においては、トルク検出装置５０５として、上記説明したトルク検出装置１００を用いることができる。トルクの検出精度に優れたトルク検出装置５０３が用いられるため、高性能のパワーステアリング装置５０１を提供することができる。また、上記のトルク検出装置１００は、いわゆるトーションバーを用いる構成ではなく、小型化が可能であるため、ステアリングコラム５０７に収容することができる。
【符号の説明】
【００６３】
Ｓ１…入力軸  Ｓ２…出力軸  １０…連結部  １１…第一鍔部  １２…第二鍔部  １３…第一突出部  １５…第二突出部  ２０…検出部  ３０…板バネ  ３１、１３１、２３１、３３１…板バネ部材  ３１ａ…第一連結部  ３１ｂ…第二連結部  ３１ｃ…屈曲部  １００…トルク検出装置  ３３１…板バネ部材  ３５０…トルクリミッタ  ５０１…パワーステアリング装置  ５０５…トルク検出装置
【図１】
2013117443.tif 000003
【図２】
2013117443.tif 000004
【図３】
2013117443.tif 000005
【図４】
2013117443.tif 000006
【図５】
2013117443.tif 000007
【図６】
2013117443.tif 000008
【図７】
2013117443.tif 000009
【図８】
2013117443.tif 000010
【図９】
2013117443.tif 000011
【図１０】
2013117443.tif 000012
【図１１】
2013117443.tif 000013
【図１２】
2013117443.tif 000014
【図１３】
2013117443.tif 000015
【図１４】
2013117443.tif 000016
【図１５】
2013117443.tif 000017
【図１６】
2013117443.tif 000018
【図１７】
2013117443.tif 000019
【図１８】
2013117443.tif 000020